JP2008036891A - ハニカム芯材 - Google Patents
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Abstract
【課題】耐火性に優れたハニカム芯材を提供すること。
【解決手段】ハニカム体1と、そのセル内の少なくとも一部に充填された充填物2とからなるハニカム芯材3であって、ハニカム体1がJIS−A6931に規定されるセルサイズとして15〜30mmを有し、充填物2が、リン酸類と、該リン酸類の硬化剤と、NCO基を有するウレタンプレポリマーと、平均粒子径10〜30μmの水酸化アルミニウムとを含み、前記リン酸類の硬化剤と前記リン酸類との当量比が0.8〜1.3で、前記水酸化アルミニウムの含有量が50〜60質量%である多孔質発泡体である。
【選択図】図1
【解決手段】ハニカム体1と、そのセル内の少なくとも一部に充填された充填物2とからなるハニカム芯材3であって、ハニカム体1がJIS−A6931に規定されるセルサイズとして15〜30mmを有し、充填物2が、リン酸類と、該リン酸類の硬化剤と、NCO基を有するウレタンプレポリマーと、平均粒子径10〜30μmの水酸化アルミニウムとを含み、前記リン酸類の硬化剤と前記リン酸類との当量比が0.8〜1.3で、前記水酸化アルミニウムの含有量が50〜60質量%である多孔質発泡体である。
【選択図】図1
Description
本発明は、耐火性に優れたハニカム芯材に関する。
従来から、ハニカム芯材を鋼板等の剛性のある表面材でサンドイッチしたサンドイッチ構造体は、軽量性、剛性、吸音性、断熱性等の特性が良好であることから、ドアや間仕切り等の建築材料の内装又は外装パネルや航空機、車両等の構造用材料として広く使用されている。これら構造体の諸特性のうち、吸音性や断熱性を向上させるために、ハニカム体のセル内に、有機発泡体や無機発泡体等の充填物を充填したハニカム芯材も知られている。
例えば、下記特許文献1には、JIS−A6931によるセルサイズ3〜100mm、空隙率92〜99.5%を有するハニカム体のセル内に、リン酸類、硬化剤、発泡剤及びNCO基を有するウレタンポリマーを含む水性混合物を発泡硬化させることにより得られるリン酸系無機発泡体とウレタン系有機発泡体との複合発泡体を充填したハニカム芯材が開示されている。
一方、下記特許文献2には、多価金属リン酸塩と、NCO基を有するウレタンプレポリマーと、水酸化アルミニウムとを含む多孔質発泡体を、金属シート上に接着層を介在しないで直接に形成した防炎保護シートが開示されている。
国際公開第WO01/038081号パンフレット
特開2004−254407号公報
上記特許文献1に開示されたハニカム芯材を鋼板等の表面材でサンドイッチしたサンドイッチ構造体は、吸音性や断熱性は有するものの、耐火性は不十分であった。
また、上記特許文献2に開示された防炎保護シートを、例えば、耐火間仕切り壁等の耐火性が要求される建築用部材に用いた場合、建築基準法第二条第七号に規定される耐火基準を満足しうる強度を得ることは困難であった。更にまた、この防炎保護シートに用いられている発泡体は、単独では発泡硬化性が十分であるものの、前記耐火性基準を満足させるためにハニカム体等に充填して発泡硬化させた場合、多孔質発泡体がハニカム体のセル内に十分な厚みを持って充填させることは困難であり、結果として十分な耐火性を得ることが出来なかった。
したがって、本発明の目的は、耐火性に優れたハニカム芯材を提供することである。
上記目的を達成するため、本発明のハニカム芯材は、ハニカム体と、そのセル内の少なくとも一部に充填された充填物とからなるハニカム芯材であって、前記ハニカム体が、JIS−A6931に規定されるセルサイズとして15〜30mmを有し、前記充填物が、リン酸類と、該リン酸類の硬化剤と、NCO基を有するウレタンプレポリマーと、平均粒子径10〜30μmの水酸化アルミニウムとを含み、前記リン酸類の硬化剤と前記リン酸類との当量比が0.8〜1.3で、前記水酸化アルミニウムの含有量が50〜60質量%である多孔質発泡体であることを特徴とする。
上記多孔質発泡体は、耐火性に優れ、また、発泡倍率が高く、更には、ハニカム体への充填性に優れていることから、ハニカム体のセル内に、耐火性に優れた充填物を、十分かつ均一な厚みをつけて充填できる。このため、上記本発明のハニカム芯材は、耐火性に優れている。
また、本発明のハニカム芯材は、前記水酸化アルミニウムは、粒度分布として粒子径50μm以上の割合が20%以下であることが好ましい。
また、本発明のハニカム芯材は、前記多孔質発泡体が、前記リン酸類として、リン酸とリン酸マグネシウムとを含み、かつ、リン酸類を20〜35質量%含有することが好ましい。
また、本発明のハニカム芯材は、前記多孔質発泡体が、前記リン酸類の硬化剤として、炭酸マグネシウムを1.5〜5質量%含有することが好ましい。
また、本発明のハニカム芯材は、前記多孔質発泡体が、前記リン酸類の硬化剤として、酸化マグネシウムを4〜10質量%含有することが好ましい。
また、本発明のハニカム芯材は、前記多孔質発泡体が、前記リン酸類の硬化剤として、酸化亜鉛を0.5〜2.5質量%含有することが好ましい。
また、本発明のハニカム芯材は、前記多孔質発泡体が、前記NCO基を有するウレタンプレポリマーを5〜10質量%含有することが好ましい。
上記各態様によれば、多孔質発泡体の無機骨格の強度を向上し、多孔質発泡体の厚みと密度のバランスを良好にできるので、耐火性に優れたハニカム芯材とすることができる。
また、本発明のハニカム芯材は、前記多孔質発泡体の目付けが5〜10kg/m2であることが好ましい。この態様によれば、断熱性能と水酸化アルミニウム含有量のバランスを良好にでき、耐火性に優れたハニカム芯材とすることが出来る。
また、本発明のハニカム芯材は、前記ハニカム体の厚みが50〜90mmであり、かつ、前記多孔質発泡体の厚みが50〜90mmであることが好ましい。この態様によれば、建築基準法第二条第七号に規定される耐火基準を満足しうる強度を備えた建築用部材として用いることができる。
また、本発明のハニカム芯材は、前記ハニカム体が、水酸化アルミニウムを40質量%以上含有する難燃性ペーパーハニカムであることが好ましい。この態様によれば、耐熱性、難燃性、耐火性に優れたハニカム芯材とすることができる。
また、本発明のハニカム芯材は、単位面積あたりの水酸化アルミニウム含有量が3.5〜6kg/m2であることが好ましい。この態様によれば、耐火性に必要な水酸化アルミニウム量と断熱性能のバランスを良好に出来、耐火性に優れたハニカム芯材とすることが出来る。
本発明のハニカム芯材は、耐火性に優れ、耐火間仕切り壁等の耐火性が要求される建築用部材に好適に用いることができる。
本発明のハニカム芯材は、ハニカム体と、そのセル内の少なくとも一部に充填された充填物とからなる。
[ハニカム体]
本発明のハニカム芯材に用いることのできるハニカム体は、連続する部材からなる隔壁によって仕切られた、六角形、四角形、三角形等の多角形、円形、不等辺多角形等の実質上連続的な幾何学的なセル(貫通孔)の形態を有するものである。
本発明のハニカム芯材に用いることのできるハニカム体は、連続する部材からなる隔壁によって仕切られた、六角形、四角形、三角形等の多角形、円形、不等辺多角形等の実質上連続的な幾何学的なセル(貫通孔)の形態を有するものである。
また、ハニカム体のセルサイズは、15〜30mmであり、18〜22mmが好ましい。ハニカム体セルサイズが30mmを超えると、ハニカム体のセル内の充填物が崩落しやすくなり、耐火性が悪くなる。一方、15mm未満であると、ハニカム体のセル内の充填物に十分な厚みをつけることができず、断熱性能が劣り、耐火性が悪くなる。ここで、本発明におけるハニカム体のセルサイズとは、JIS−A6931に規定されるセルサイズを意味する。
また、ハニカム体の空隙率は、92〜99.5%が好ましく、93〜98%がより好ましい。ハニカム体の空隙率が、上記範囲を下回ると、ハニカム体のセルの隔壁に、充填物が付着し易くなるので、充填が困難となる。更には、ハニカム体の占める割合が大きくなるので、熱を伝え易いハニカム体の量が増えることによってハニカム芯材の断熱性が低下し、ハニカム芯材の重量の増加につながる。一方、上記範囲を超えると、ハニカム体の占める割合が小さくなり、ハニカム芯材の強度が低下する傾向にある。ハニカム体の空隙率は、[(ハニカム体が占める容積−ハニカム体の隔壁材料の容積)÷ハニカム体が占める容積]から求めることができる。
また、ハニカム体の隔壁の肉厚は、0.02〜3mmが好ましい。
ハニカム体の材質としては、金属ハニカム、ペーパー類、難燃化ペーパー類、繊維と樹脂との複合材、プラスチック、セラミックス、セラミックスペーパー等が挙げられる。
上記金属としては、アルミニウム、ステンレス、スチール等が挙げられる。
上記ペーパー類としては、クラフト紙、パルプ等の植物繊維若しくはポリエステル、ポリアミド、レーヨン、ポリビニルアルコール等の合成繊維からなるペーパー、アラミドペーパー、グラファイトペーパー、ガラスペーパー等の有機質もしくは無機質繊維からなるペーパーが挙げられる。
上記難燃化ペーパー類としては、上記ペーパーに使用される繊維質原料に、珪酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、酸化アンチモン、リン化合物、ハロゲン化合物、ホウ素化合物等をペーパー化の際に混合、添加するか、ペーパー化した後あるいはハニカム化した後に、含浸して得られた難燃化ペーパー等が挙げられる。
上記繊維と樹脂との複合材としては、前述した各種ペーパー、及びガラス、グラファイト、アラミド、熱可塑性ポリエステル、レーヨン、ポリアミド、ポリビニルアルコール、パルプ等の無機及び有機繊維の織布、又は不織布に、フェノール、ポリイミド、ポリエステル、エポキシ等の熱硬化性樹脂、又はナイロン、ポリイミド等の熱可塑性樹脂を含浸させた繊維と樹脂との樹脂含浸物が挙げられる。
上記プラスチックとしては、塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリカーボネートが挙げられる。
上記セラミックスとしては、コージェライト、ムライト等が挙げられる。
上記セラミックスペーパーとしては、アルミナ、アルミナシリカ繊維等が挙げられる。
このうち、本発明では、耐熱性及び難燃性に優れ、かつ、安価である点から、水酸化アルミニウムを40質量%以上含有する難燃化ペーパーが好ましい。
[多孔質発泡体]
本発明のハニカム芯材において、ハニカム体のセル内に充填される充填物は、リン酸類と、該リン酸類の硬化剤と、NCO基を有するウレタンプレポリマーと、水酸化アルミニウムとを含む多孔質発泡体である。
本発明のハニカム芯材において、ハニカム体のセル内に充填される充填物は、リン酸類と、該リン酸類の硬化剤と、NCO基を有するウレタンプレポリマーと、水酸化アルミニウムとを含む多孔質発泡体である。
(リン酸類)
上記多孔質発泡体に用いられるリン酸類としては、リン酸、リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛等が挙げられ、リン酸、リン酸マグネシウムが好ましい。
上記多孔質発泡体に用いられるリン酸類としては、リン酸、リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛等が挙げられ、リン酸、リン酸マグネシウムが好ましい。
多孔質発泡体中におけるリン酸類の含有量は、20〜35質量%が好ましく、25〜30質量%がより好ましい。リン酸類の含有量が35質量%を超えると、十分な厚みを有する多孔質発泡体が得られず、断熱性能が劣り、結果として耐火性が低下する傾向にある。また、20質量%未満であると、多孔質発泡体の無機骨格が弱くなり、耐火試験等において形状保持ができないと考えられ、結果として耐火性が十分得られない場合がある。
多孔質発泡体中におけるリン酸の含有量は、3〜7質量%が好ましく、4〜6質量%がより好ましい。リン酸の含有量が上記範囲内であれば、多孔質発泡体の無機骨格が強くなると考えられ、更には、ハニカム体のセル内で、十分な厚みを有する多孔質発泡体が得られることから、耐火性に優れる。
また、多孔質発泡体中におけるリン酸マグネシウムの含有量は、15〜30質量%が好ましく、20〜25質量%がより好ましい。リン酸マグネシウムの含有量が上記範囲内であれば、多孔質発泡体の無機骨格が強くなると考えられ、更には、ハニカム体のセル内で、十分な厚みを有する多孔質発泡体が得られることから、耐火性に優れる。
(リン酸類の硬化剤)
上記多孔質発泡体に用いられるリン酸類の硬化剤としては、(1)炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、塩基性炭酸マグネシウム、塩基性炭酸亜鉛等の多価金属炭酸塩、(2)酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛等の多価金属酸化物、(3)水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化マグネシウム、水酸化亜鉛等の多価金属水酸化物、(4)マグネシウム、アルミニウム、亜鉛等の軽金属が挙げられる。なかでも、本発明においては、リン酸類の硬化剤として、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム及び酸化亜鉛から選ばれた少なくとも1種以上を用いることが好ましい。
上記多孔質発泡体に用いられるリン酸類の硬化剤としては、(1)炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、塩基性炭酸マグネシウム、塩基性炭酸亜鉛等の多価金属炭酸塩、(2)酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛等の多価金属酸化物、(3)水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化マグネシウム、水酸化亜鉛等の多価金属水酸化物、(4)マグネシウム、アルミニウム、亜鉛等の軽金属が挙げられる。なかでも、本発明においては、リン酸類の硬化剤として、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム及び酸化亜鉛から選ばれた少なくとも1種以上を用いることが好ましい。
多孔質発泡体中におけるリン酸類の硬化剤は、リン酸類の硬化剤と、前記リン酸類との当量比(リン酸類の硬化剤/リン酸類)で、0.8〜1.3が好ましく、0.9〜1.2がより好ましい。上記当量比が0.8未満であると、多孔質発泡体の無機骨格が十分に形成されにくく、無機骨格が弱くなり、耐火試験等において形状保持出来ないと考えられ、結果として耐火性が十分得られない場合がある。また、上記当量比が1.3を超えると、十分な厚みを有する多孔質発泡体が得られず、結果としてハニカム芯材の耐火性が劣る。
多孔質発泡体中におけるリン酸類の硬化剤の含有量は、6〜18質量%が好ましく、8〜12質量%がより好ましい。
リン酸類の硬化剤として炭酸マグネシウムを用いた場合、多孔質発泡体中における炭酸マグネシウムの含有量は、1.5〜5質量%が好ましく、2〜4質量%がより好ましい。炭酸マグネシウムの含有量が5質量%を超えると、炭酸マグネシウムが余剰となることから、後述するウレタンプレポリマーのウレタン反応が促進されると考えられ、十分な厚みを有する多孔質発泡体が得られず、結果として耐火性が劣る。また、1.5質量%未満であると、多孔質発泡体の無機骨格が弱くなり、耐火試験等における形状保持ができないと考えられ、結果として十分な耐火性が得られない場合がある。
リン酸類の硬化剤として酸化マグネシウムを用いた場合、多孔質発泡体中における酸化マグネシウムの含有量は、4〜10質量%が好ましく、5〜8質量%がより好ましい。酸化マグネシウムの含有量が10質量%を超えると、硬化反応が早くなり十分な厚みを有する多孔質発泡体が得られず、結果として耐火性が劣る。また、4質量%未満であると、多孔質発泡体の無機骨格が弱くなり、耐火試験等における形状保持ができないと考えられ、結果として十分な耐火性が得られない場合がある。
リン酸類の硬化剤として酸化亜鉛を用いた場合、多孔質発泡体中における酸化亜鉛の含有量は、0.5〜2.5質量%が好ましく、0.8〜1.5質量%がより好ましい。
酸化亜鉛はリン酸類の硬化反応速度を調整でき、その含有量が0.5〜2.5質量%を外れると、十分な厚みを有する多孔質発泡体が得られず、結果として耐火性が劣る場合がある。
(NCO基を有するウレタンプレポリマー)
上記多孔質発泡体に用いられるNCO基を有するウレタンプレポリマー(以下、単に「ウレタンプレポリマー」と記載する)としては、有機ポリイソシアネート化合物と活性水素含有化合物とから誘導され、かつNCO基を分子内に有するものが好ましい。
上記多孔質発泡体に用いられるNCO基を有するウレタンプレポリマー(以下、単に「ウレタンプレポリマー」と記載する)としては、有機ポリイソシアネート化合物と活性水素含有化合物とから誘導され、かつNCO基を分子内に有するものが好ましい。
上記有機ポリイソシアネート化合物としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ジシクロヘキシルメタン−4,4'−ジイソシアネート(水添MDI)、メチルシクロヘキサン−2,4−ジイソシアネート(水添TDI)、2,4−又は2,6−トルエンジイソシアネート(TDI)、又は2−4'−若しくは4、4'−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)が好ましく挙げられる。
上記活性水素含有化合物としては、例えば、低分子量ポリオール、高分子量ポリオールが挙げられ、ポリオキシアルキレンポリオールのうちのエチレンオキサイド付加物が好ましく、エチレンオキサイド付加物を単独、もしくは活性水素含有化合物の一部として使用することが特に好ましい。この場合、活性水素含有化合物中のオキシエチレン単位の含有量は、好ましくは10〜95質量%、特に50〜90質量%とするのが好ましい。エチレンオキサイド付加物を使用することにより、水性混合物とする際の上記プレポリマーの分散性が向上する。
(水酸化アルミニウム)
上記多孔質発泡体に用いられる水酸化アルミニウムは、平均粒子径が10〜30μmであり、14〜28μmが好ましい。平均粒子径が30μmを超えると、セル荒れが生じ、セル内に充填した多孔質発泡体の形状保持性が低下し、燃焼時に崩落等の虞れがあり、耐火性が劣る。また、10μm未満であると、得られる多孔質発泡体の発泡倍率が低く、十分な厚みを有する多孔質発泡体が得られず、断熱性能が劣り、結果として耐火性が劣る。
上記多孔質発泡体に用いられる水酸化アルミニウムは、平均粒子径が10〜30μmであり、14〜28μmが好ましい。平均粒子径が30μmを超えると、セル荒れが生じ、セル内に充填した多孔質発泡体の形状保持性が低下し、燃焼時に崩落等の虞れがあり、耐火性が劣る。また、10μm未満であると、得られる多孔質発泡体の発泡倍率が低く、十分な厚みを有する多孔質発泡体が得られず、断熱性能が劣り、結果として耐火性が劣る。
水酸化アルミニウムの粒度分布は、粒子径50μm以上の割合が20%以下であることが好ましい。前記値が20%を超えると、多孔質発泡体の無機骨格が弱くなり、形状保持ができないと考えられ、結果として十分な耐火性が得られない場合がある。
多孔質発泡体中における水酸化アルミニウムの含有量は、50〜60質量%とし、54〜58質量%が好ましい。水酸化アルミニウムの含有量が60質量%を超えると、多孔質発泡体のハニカム体のセル内への充填性が低下し、その結果、断熱性能が付与出来ず、耐火性が悪くなる。また、50質量%未満であると、水酸化アルミニウムの吸熱量が少なくなり、耐火性が悪くなる。
また、ハニカム芯材の単位面積あたりの水酸化アルミニウムの含有量は、3.5〜6kg/m2が好ましく、4.8〜5.8kg/m2がより好ましい。上記含有量が6kg/m2を超えると、十分な厚みを有する多孔質発泡体が得られず、3.5kg/m2未満であると、水酸化アルミニウムの吸熱量が少なくなり耐火性が悪くなる。
[ハニカム芯材の製造方法]
本発明のハニカム芯材は、例えば以下のようにして製造することができる。
すなわち、上記リン酸類の50%水溶液と、上記リン酸類の硬化剤と、上記ウレタンプレポリマーと、上記水酸化アルミニウムとを混合して水性混合物とする。
次いで、上記水性混合物を、ハニカムのセル内に充填する。水性混合物の充填方法としては、セル中に上記水性混合物を流し込んで充填する方法、セル中に上記水性混合物を吹き付けて充填する方法、上記水性混合物を平面状に慣らした後、ハニカム体を上方から押し付けて充填する方法等が挙げられる。これらの方法では、ハニカム体のセル内に水性混合物を充填した後、充填したハニカム体の面に平滑な面材を当接させて十分に固定することが好ましい。これにより多孔質発泡体がハニカム体のセルの外に膨張することを防止することができる。なお、水性混合物は、ハニカム体の全部のセル又はセル全体に充填する必要はない。
そして、上記水性混合物をハニカム体のセル内に充填した後、常温常圧条件下で数分〜数十分の間に発泡硬化させて多孔質発泡体を形成する。
本発明のハニカム芯材は、例えば以下のようにして製造することができる。
すなわち、上記リン酸類の50%水溶液と、上記リン酸類の硬化剤と、上記ウレタンプレポリマーと、上記水酸化アルミニウムとを混合して水性混合物とする。
次いで、上記水性混合物を、ハニカムのセル内に充填する。水性混合物の充填方法としては、セル中に上記水性混合物を流し込んで充填する方法、セル中に上記水性混合物を吹き付けて充填する方法、上記水性混合物を平面状に慣らした後、ハニカム体を上方から押し付けて充填する方法等が挙げられる。これらの方法では、ハニカム体のセル内に水性混合物を充填した後、充填したハニカム体の面に平滑な面材を当接させて十分に固定することが好ましい。これにより多孔質発泡体がハニカム体のセルの外に膨張することを防止することができる。なお、水性混合物は、ハニカム体の全部のセル又はセル全体に充填する必要はない。
そして、上記水性混合物をハニカム体のセル内に充填した後、常温常圧条件下で数分〜数十分の間に発泡硬化させて多孔質発泡体を形成する。
このようにして、図1に示すような、ハニカム体1の厚み方向に沿ってセルの一部に多孔質発泡体2が充填されたハニカム芯材3を製造することができる。
ハニカム体1の上下方向の厚みH1は、50mm〜90mmが好ましい。ハニカム体1の厚みが90mmを超えると、水酸化アルミニウムを必要量保ちながら、ハニカム体1のセル内に多孔質発泡体を充填することが困難となり、その結果、耐火性が劣る。また、ハニカム体1の厚みH1が50mm未満となると、断熱性が劣ると考えられ、その結果、耐火性が劣る。
多孔質発泡体2の上下方向の厚みH2は、50mm〜90mmが好ましい。多孔質発泡体2の厚みH2が90mmを超えると、水酸化アルミニウムを必要量保ちながら発泡硬化させることが困難となり、その結果、耐火性が劣る。また、多孔質発泡体2の厚みH2が50mm未満となると、断熱性が劣ると考えられ、その結果、耐火性が劣る。
また、ハニカム体1に充填された多孔質発泡体2の目付けは、5〜10kg/m2が好ましい。多孔質発泡体2の目付けが10kg/m2を超えると、断熱性が劣ると考えられ、その結果、耐火性が劣る。また、5kg/m2未満となると、水酸化アルミニウムを必要量保ちながら発泡硬化させることが困難となり、その結果、耐火性が劣る。
例えば、セルサイズ15〜30mm、空隙率92〜99.5%、水酸化アルミニウム40質量%以上含有の難燃性ペーパーのハニカム体1に、リン酸類20〜35質量%と、リン酸類の硬化剤6〜18質量%と、平均粒子径が15〜30μmの水酸化アルミニウム50〜60質量%と、ウレタンプレポリマー5〜10質量%とを含み、リン酸の硬化剤とリン酸類との当量比が0.8〜1.3である水性混合物をセル中に9〜70ml充填し、常温で10〜15分間発泡硬化することで、多孔質発泡体2の高さH2が50〜90mm、目付け5〜10kg/m2となるハニカム芯材3が得られる。
なお、ハニカム体1のセル内に充填した多孔質発泡体の上下方向の厚みH2及び密度は、例えば、リン酸類の硬化剤として用いる炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム及び酸化亜鉛の含有量を適宜調整することで調整できる。
このようにして得られる本発明のハニカム芯材は、耐火性に優れたものであり、例えば、ハニカム芯材の少なくとも一方の面に表面材を貼り付けることで、建築基準法第二条第七号に規定される耐火基準を満足しうる強度を有する耐火ボードとすることができ、耐火性が要求される建築用部材に用いることができる。
上記表面材としては、金属板、木質板、無機質板、天然石板が挙げられる。またこれらの表面材には、必要に応じて塗装、メッキ、表面化粧材との貼りあわせ、樹脂化粧又は塗装、プライマー、防錆、抗菌、抗カビ処理等が1種又は2種以上複合されて施されていてもよい。このうち、金属板が好ましく、鋼板、アルミニウム合金板、ステンレス板、チタニウム合金板等が挙げられる。なかでも、耐火性、難燃性、強度、意匠性等の点で、カラー鋼板、ガルバニウム鋼板、ボンデ鋼板、亜鉛メッキ鋼板等を含む鋼板、A5052、A5005、A1100等を含むアルミニウム合金板、SUS430、SUS304等を含むステンレス板、及びチタニウム合金板等の金属板を用いることが好ましい。
また、表面材の厚みは、0.3〜2mmが好ましく、0.5〜1mmがより好ましい。0.3mm未満であると耐火性が劣り、2mmを超えると重量が増し好ましくない。
なお、ハニカム芯材と表面材との接合方法としては、接着剤、ろう材による方法や、拡散接合等の方法を用いることができる。なかでも接着剤を使用する方法が一般的である。接着剤にはエポキシ系、ウレタン系、ビニルフェノリック系等の熱硬化系の接着剤と、合成ゴム系や酢酸ビニル系等の熱可塑性の接着剤とがあり、その形態としては、溶液状、ペースト状、固形状、フィルム状等が採用できる。
上記の接着剤の選定としては、表面材及びハニカム体の材質、接着力、硬化条件、接着設備、耐久性、価格等によって適宜選択される。また、その接着方法としては、ターンバック法、ピンチローラー法、ホットプレス法、バキュームバック法、オートクレーブ法等があり、これらの方法は単独又は組み合わせて行うことができる。また、接合する表面材の接着面には、接着剤に応じたプライマー処理や脱脂処理、及びサンディング等の接合面をあらす処理等を施すことも可能である。
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。なお、以下の実施例、比較例において、表中のウレタンプレポリマーとは、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール(エチレンオキサイド50質量%とプロピレンオキサイド50質量%とのコポリマー)とMDIとを反応させたプレポリマーである。また、このプレポリマーのNCO含量は8.6質量%で、常温で粘調な樹脂溶液であった。
(実施例1〜5)
リン酸類(50質量%水溶液に調整して使用)と、リン酸類の硬化剤と、ウレタンプレポリマーと、水酸化アルミニウムとを表1に示す通り混合し、スラリー状の水性混合物とした。
この水性混合物を、スパイラルピンミキサーの吐出口からキャリアフィルム上に厚みが平滑になるように吐出させながら、ベルトプレス上に移動させた。
そして、図1に示すハニカム体1を、水性混合物の上方より載せ、ベルトプレスでプレスした状態で20分間滞留させ、実施例1〜5のハニカム芯材を得た。
リン酸類(50質量%水溶液に調整して使用)と、リン酸類の硬化剤と、ウレタンプレポリマーと、水酸化アルミニウムとを表1に示す通り混合し、スラリー状の水性混合物とした。
この水性混合物を、スパイラルピンミキサーの吐出口からキャリアフィルム上に厚みが平滑になるように吐出させながら、ベルトプレス上に移動させた。
そして、図1に示すハニカム体1を、水性混合物の上方より載せ、ベルトプレスでプレスした状態で20分間滞留させ、実施例1〜5のハニカム芯材を得た。
(比較例1〜8)
リン酸類(50質量%水溶液に調整して使用)と、リン酸類の硬化剤と、ウレタンプレポリマーと、水酸化アルミニウムとを表2に示す通りに混合し、スラリー状の水性混合物とした。
この水性混合物を、スパイラルピンミキサーの吐出口からキャリアフィルム上に厚みが平滑になるように吐出させながら、ベルトプレス上に移動させた。
そして、図1に示すハニカム体1を、水性混合物の上方より載せ、ベルトプレスでプレスした状態で20分間滞留させ、比較例1〜8のハニカム芯材を得た。
リン酸類(50質量%水溶液に調整して使用)と、リン酸類の硬化剤と、ウレタンプレポリマーと、水酸化アルミニウムとを表2に示す通りに混合し、スラリー状の水性混合物とした。
この水性混合物を、スパイラルピンミキサーの吐出口からキャリアフィルム上に厚みが平滑になるように吐出させながら、ベルトプレス上に移動させた。
そして、図1に示すハニカム体1を、水性混合物の上方より載せ、ベルトプレスでプレスした状態で20分間滞留させ、比較例1〜8のハニカム芯材を得た。
[ハニカム芯材の物性評価]
・耐火試験1
実施例1〜5、比較例1〜8のハニカム芯材の上下面に表面材を貼り合せ、発泡ボードとした。耐火試験は、建築基準法第2条7号に準拠し、この発泡ボードの一方の面を加熱炉内で式(1)に基づき、60分間加熱して他方の表面材上の温度変化を測定し、加熱開始から加熱終了後3時間経過するまでの各測定部位の温度上昇量がΔ180K以下であり、かつ、各測定部位の温度上昇量の平均値がΔ140K以下である場合を○とした。
T=245log10(8t+1)+20・・・(1)
T:平均炉内温度(℃)、t:試験経過時間(分)
・耐火試験1
実施例1〜5、比較例1〜8のハニカム芯材の上下面に表面材を貼り合せ、発泡ボードとした。耐火試験は、建築基準法第2条7号に準拠し、この発泡ボードの一方の面を加熱炉内で式(1)に基づき、60分間加熱して他方の表面材上の温度変化を測定し、加熱開始から加熱終了後3時間経過するまでの各測定部位の温度上昇量がΔ180K以下であり、かつ、各測定部位の温度上昇量の平均値がΔ140K以下である場合を○とした。
T=245log10(8t+1)+20・・・(1)
T:平均炉内温度(℃)、t:試験経過時間(分)
・耐火試験2
実施例1〜5、比較例1〜8のハニカム芯材の上下面に、表面材を貼り合せ、発泡ボードとした。耐火試験は、建築基準法第2条7号に準拠し、この発泡ボードの一方の面を加熱炉内で、上記式(1)に基づき、72分間加熱して他方の表面材上の温度変化を測定し、加熱中の各測定部位の温度上昇量がΔ180K以下であり、かつ、各測定部位の温度上昇量の平均値がΔ140K以下である場合を○とした。
実施例1〜5、比較例1〜8のハニカム芯材の上下面に、表面材を貼り合せ、発泡ボードとした。耐火試験は、建築基準法第2条7号に準拠し、この発泡ボードの一方の面を加熱炉内で、上記式(1)に基づき、72分間加熱して他方の表面材上の温度変化を測定し、加熱中の各測定部位の温度上昇量がΔ180K以下であり、かつ、各測定部位の温度上昇量の平均値がΔ140K以下である場合を○とした。
・形状保持性試験
耐火試験後のハニカム芯材中の多孔質発泡体を観察し、炭化した多孔質発泡体が概ね試験前と同じ状態であった場合を○とした。
耐火試験後のハニカム芯材中の多孔質発泡体を観察し、炭化した多孔質発泡体が概ね試験前と同じ状態であった場合を○とした。
上記試験結果を表3にまとめて記す。
上記結果より、本発明のハニカム芯材は、形状保持性があり、耐火性に優れたものであった。
1:ハニカム体
2:多孔質発泡体
3:ハニカム芯材
2:多孔質発泡体
3:ハニカム芯材
Claims (11)
- ハニカム体と、そのセル内の少なくとも一部に充填された充填物とからなるハニカム芯材であって、
前記ハニカム体が、JIS−A6931に規定されるセルサイズとして15〜30mmを有し、前記充填物が、リン酸類と、該リン酸類の硬化剤と、NCO基を有するウレタンプレポリマーと、平均粒子径10〜30μmの水酸化アルミニウムとを含み、前記リン酸類の硬化剤と前記リン酸類との当量比が0.8〜1.3で、前記水酸化アルミニウムの含有量が50〜60質量%である多孔質発泡体であることを特徴とするハニカム芯材。 - 前記水酸化アルミニウムは、粒度分布として粒子径50μm以上の割合が20%以下である、請求項1に記載のハニカム芯材。
- 前記多孔質発泡体が、前記リン酸類として、リン酸とリン酸マグネシウムとを含み、かつ、前記リン酸類を20〜35質量%含有する、請求項1又は2に記載のハニカム芯材。
- 前記多孔質発泡体が、前記リン酸類の硬化剤として炭酸マグネシウムを1.5〜5質量%含有する、請求項1〜3のいずれか一つに記載のハニカム芯材。
- 前記多孔質発泡体が、前記リン酸類の硬化剤として、酸化マグネシウムを4〜10質量%含有する、請求項1〜4のいずれか一つに記載のハニカム芯材。
- 前記多孔質発泡体が、前記リン酸類の硬化剤として、酸化亜鉛を0.5〜2.5質量%含有する、請求項1〜5のいずれか一つに記載のハニカム芯材。
- 前記多孔質発泡体が、前記NCO基を有するウレタンプレポリマーを5〜10質量%含有する、請求項1〜6のいずれか一つに記載のハニカム芯材。
- 前記多孔質発泡体の目付けが5〜10kg/m2である、請求項1〜7のいずれか一つに記載のハニカム芯材。
- 前記ハニカム体の厚みが50〜90mmであり、かつ、前記多孔質発泡体の厚みが50〜90mmである、請求項1〜8のいずれか一つに記載のハニカム芯材。
- 前記ハニカム体が、水酸化アルミニウムを40質量%以上含有する難燃性ペーパーハニカムである、請求項1〜9のいずれか一つに記載のハニカム芯材。
- 前記ハニカム芯材が、単位面積あたり水酸化アルミニウムを3.5〜6kg/m2含有する、請求項1〜10のいずれか一つに記載のハニカム芯材。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011183684A (ja) * | 2010-03-09 | 2011-09-22 | Nippon Steel Corp | 樹脂シート積層鋼板 |
| JP2015527226A (ja) * | 2012-07-10 | 2015-09-17 | ティッセンクルップ スチール ヨーロッパ アーゲーThyssenkrupp Steel Europe Ag | サンドイッチ板金およびその製造方法 |
| JP2019082020A (ja) * | 2017-10-30 | 2019-05-30 | 昭和飛行機工業株式会社 | ハニカムコンクリート構造 |
-
2006
- 2006-08-03 JP JP2006211535A patent/JP2008036891A/ja active Pending
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